油气钻井中的分离式冲击-切削复合破岩机制研究

作     者：蔡灿 张沛 孙明光 杨迎新 谢松 蒲治成 杨显鹏 高超 谭政博 CAI Can;ZHANG Pei;SUN Ming-guang;YANG Ying-xin;XIE Song;PU Zhi-cheng;YANG Xian-peng;GAO Chao;TAN Zheng-bo

作者机构：西南石油大学机电工程学院四川成都610599 西南石油大学油气钻井技术国家工程实验室钻头研究室四川成都610599 西南石油大学油气藏地质与开发国家重点实验室四川成都610599 中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院北京100020 

基　　金：国家自然基金项目(No.52004236) 四川省科技计划项目(No.2021JDRC0114) 中国博士后面上基金(No.2020M673285) 西南石油大学“启航计划”(No.2019QHZ009) 中国石油化工集团有限公司横向项目(No.19-ZC0609-0001) 

出 版 物：《岩土力学》 (Rock and Soil Mechanics)

年 卷 期：2021年第42卷第9期

页      码：2535-2544页

摘      要：近年来高频冲击类钻井提速理论及工具飞速发展,有效解决了聚晶金刚石复合片(polycrystalline diamond compact,简称PDC)钻头在复杂难钻地层存在的黏滑、回弹震荡等问题,但PDC齿在冲击载荷下的失效问题较为突出。为此,提出了一种新型分离式冲击-切削复合钻头,有效地解决冲击载荷对PDC齿寿命的不利影响。该钻头与传统冲击类工具作用机制不同,破岩机制尚不明确,亟需开展相关研究。基于新型分离式冲击-切削复合破岩形式,分别开展了单元齿冲击、切削以及两者不同组合形式下的破岩试验研究,并进行了相应的数值分析。结果表明,冲击齿冲击岩石形成冲击坑后,冲击波在岩石内部进一步传递,降低了冲击坑附近区域岩石的强度,有效地减少了切削时切削齿所受切削力,提高了破碎体积。同时基于正交试验,对冲击速度、冲击角度以及冲击坑与切削齿偏移距离等因素进行参数敏感性分析,研究了不同冲击参数对冲击-切削复合破岩的影响。上述研究揭示了冲击-切削复合破岩机制以及冲击齿与切削齿最佳组合方式,对油气钻井中的冲击破岩工具设计研究具有重要参考价值。

主 题 词：冲击钻井 破岩机制 冲击-切削复合破岩 试验研究 数值分析 

学科分类：08[工学] 0818[工学-交通运输类] 080104[080104] 0815[工学-矿业类] 0903[农学-动物生产类] 0813[工学-化工与制药类] 0901[农学-植物生产类] 0814[工学-地质类] 0801[工学-力学类] 

核心收录：

D　O　I：10.16285/j.rsm.2021.0066

馆 藏 号：203104841...